Во многих офиолитовых разрезах складчатых поясов присутствуют своеобразные cерпентинит-карбонатные брекчии, понимание происхождения которых важно при интерпретации тектонических и геодинамических условий. Изучению минералого-геохимических особенностей этих пород, называемых офикальцитовыми брекчиями, или офикальцитами, обычно уделяется мало внимания. Однако они занимают определенное стратиграфическое положение в разрезе офиолитовой серии, присутствуют на рудных полях некоторых колчеданных месторождений, что обуславливает актуальность исследований.

Автор совместно с сотрудниками Лаборатории прикладной минералогии и минерагении Института минералогии УрО РАН с 2001 года изучает офикальциты, распространенные в офиолитах южной части зоны Главного Уральского разлома (ГУР). Предлагаемый обзор подготовлен для выяснения изученности офикальцитов в разных регионах, определения проблемных вопросов генезиса, в том числе роли гидротерм в формировании данных образований.

Распространение и состав офикальцитов. Впервые офикальциты были выявлены в Лигурийских Альпах [14], где и получили свое название. Впоследствии аналогичные образования в нашей стране были найдены и описаны в складчатых поясах Кавказа, Урала, Алтая, Саян, Тянь-Шаня; обзор этих объектов дан в работах [4, 3]. В офиолитах зарубежных стран, рассматриваемые брекчии установлены в офиолитовых зонах Гималаев [17], Канады [16], США, Сирии [5], Египта, Греции, Японии, Филиппин. Детальное изучение современных морей и океанов также показало наличие аналогичных образований в рифтовых долинах низкоспрединговых срединно-океанических хребтов [12, 7] и фронтальных частях островных дуг [8].

Обычно офикальцитовые брекчии залегают в кровле серпентинитовых массивов или приурочены к обломочным отложениям, перекрывающим ультрамафиты. Их характерной особенностью являются угловатые и округлые обломки серпентинитов различной степени изменения, сцементированных карбонатом. Помимо этого, встречаются обломки более ранних окремненных офикальцитовых брекчий, известняков и довольно редко – вулканитов. Размер обломков колеблется от 0.5 до 5 см. Из акцессорных минералов присутствуют хромит, магнетит, гранат, ильменит и рутил.

Цемент представлен, главным образом, кальцитом, в меньшей степени – другими карбонатами и кварцем. Цвет кальцитового цемента изменяется от розового до темно-бурого, в зависимости от насыщенности гематитом. Кальцит заполняет трещины и составляет до 90 % цемента. Участками цемент окварцован и содержит поздние жилки и гнезда тонкозернистого кварца. Процентное отношение обломков к карбонатному цементу колеблется от 20–30 до 40–50 %.

Часто в офикальцитах встречаются органогенные обломки. Так, в офикальцитах ГУРа известны находки криноидей и другой бентосной фауны, а также обломки калькаренитов [1]. В офикальцитах Баэр-Басситского офиолитового массива (Сирия) определены фораминиферы и кальцисферулиды [5]. В Южно-Квебекских Аппалачах (Канада) известны офикальциты с остатками бактериальных матов [16].

Генезис офикальцитов. На происхождение офикальцитовых брекчий высказано несколько точек зрения. Одним из первых их генезис попытался установить в своих работах X. Корнелиус [14]. Для их образования были предложены три возможных варианта: магматическое происхождение в связи с ультраосновной магмой, гипотеза механического смешивания серпентинитового и осадочного (карбонатного ила) материала на морском дне, и гидротермальная гипотеза.

Позднее рассматривалось эксплозивное происхождение офикальцитовых брекчий, где кальцит имеет магматическое происхождение, то есть является карбонатитом [9]. Некоторые исследователи придерживаются точки зрения об образовании их в результате наземного выветривания на островах [15].

Наиболее значительный всплеск изучения офикальцитов относится к 70-м гг. прошлого столетия, когда в связи со становлением концепции тектоники плит и усиленным изучением глубин мирового океана начинается пересмотр происхождения офиолитов.

А. Л. Книппером [4] была выдвинута гипотеза, которая позже нашла отражение в работах итальянских геологов [11]. Суть ее в том, что в раздробленных океанических перидотитах трещины заполняются карбонатным илом и происходит последующая «седиментогенная переработка» (перемыв) их на дне океана. По этой гипотезе источником карбонатного «жильного»материала является осадочный карбонатный ил, который «затекает» внутрь тектонических брекчий и цементирует обломки [6]. Образование брекчий в данной гипотезе первично тектоническое с седиментационной составляющей.

Обсуждается также формирование офикальцитовых брекчий при обдукции коры океанического типа нааккреционные призмы островных дуг. Последующие тектонические подвижки пластин аккреционных призм приводили к разрушению обдуцированного блока и цементации обломков карбонатом известняков [3].

Выдвинутая гипотеза гидротермального происхождения [14], не была воспринята в полной мере и забыта в связи с установленным осадочным происхождением карбоната некоторых брекчий на основании изотопного анализа углерода и кислорода [10]. Но впоследствии в Аппалачах и Альпах были обнаружены брекчии с гидротермальными изотопными характеристиками карбонатов, что вновь привлекло внимание исследователей к этой концепции [16, 13, 18].

Изучение офикальцитовых брекчий зоны ГУРа, в частности, изотопии углерода и кислорода их карбонатного цемента также показало его гидротермальное происхождение [2], также на гидротермальный генезис указывает присутствие гидрогроссуляра в цементе брекчий и трещинах их секущих. Образование офикальцитовых брекчий, по мнению автора, происходило следующим образом. По трещинам через деформированные перидотиты проникали гидротермальные растворы и в устьях гидротермальных источников на морское дно выносились обломки серпентинитов и формировались придонные постройки, сложенных офикальцитами. Присутствие органогенных остатков объясняется существованием пригидротермальной фауны, обитавшей в устьях этих источников. При дальнейшей дезинтеграции офиолитового комплекса в обстановке Западно-Магнитогорской островной дуги, офикальциты попадали в олистостромовые толщи и, далее, в современные зоны меланжа, где они часто наблюдаются.

Подобные процессы наблюдаются сейчас на склонах современных глубоководных желобов и в срединно-океанических хребтах с низкими скоростями спрединга. В фронтальной части Марианской островной дуги выявлены серпентинитовые грязевые вулканы, в которых присутствуют низкотемпературные гидротермальные постройки, представленные «трубами» из арагонита, кальцита и аморфного кремнезема [8]. В Cрединно-Атлантическом хребте существуют гидротермальные постройки (гидротермальное поле Лост-Сити) карбонатного состава на гипербазитовом субстрате [7]. При разрушении построек и фундамента на этом поле образуются серпентинит-карбонатные брекчии, сходные с офикальцитами (устное сообщение В. В. Масленникова).

В результате анализа современного состояния проблемы генезиса офикальцитов можно сделать вывод, что решение генетических вопросов требует типизации данного типа брекчий, проведения специализированных минералого-геохимических, изотопных и микропалеонтологических исследований. Актуальным в плане рудообразования является развитие концепции гидротермального генезиса офикальцитов, в том числе приуроченных к рудным полям с кобальт-медноколчеданным оруденением среди ультрамафитов.

Автор благодарен В. В. Зайкову за консультации в ходе работы и И. Ю. Мелекесцевой за редактирование рукописи.

Финансовая поддержка работам оказана Минобрнауки (РНП.2.1.1.1840) и интеграционным проектом УрО-СО РАН.

 

1.      Артемьев Д. А., Дунаев А. Ю., Зайков В. В., Крайнев Ю. Д. Серпентинит-карбонатные брекчии на кобальт-медно-колчеданных месторождениях в зоне Главного Уральского разлома // Геохимия, минералогия и минерагения меди. Екатеринбург: УГГГА, 2003. С. 28–30.

2.      Артемьев Д. А., Садыков С. А., Юминов А. М. Изотопия углерода и кислорода гидротермальных и седиментационных карбонатов Ишкининского кобальт-медно-колчеданного месторождения (Ю. Урал) // Металлогения древних и современных океанов–2005. Миасс: ИМин УрО РАН, 2005. Т. 2. C. 77–82.

3.      Геологическое картирование хаотических комплексов // Серия методических руководств по геологическому анализу при геологическом картировании. М, 1992. 232 с.

4.      Книппер А. Л. Офикальциты и некоторые другие типы брекчий, сопровождающие доорогенное становление офиолитового комплекса // Геотектоника, 1978. № 2. С. 50–66.

5.      Книппер А. Л., Копаевич Л. Ф. Рукие М. Возраст и происхождение офикальцитов Баэр-Басситктского офиолитового массива (Северо-Западная Сирия) // Изв. АН СССР, сер. геол., 1987. № 6. С. 124–128.

6.      Книппер А. Л., Шараськин А. Я. Эксгумация пород верхней мантии и нижней коры при рифтогенезе // Геотектоника, 1998. № 5. С.19–31.

7.      Леин А. Ю., Богданов Ю. А., Сагалевич А. М., Ульянова Н. В. Лост Сити (30° с. ш. САХ) – новый тип гидротермального поля // Геология морей и океанов: тез. докл. XV Междунар. школы морской геологии. М.: ИО РАН, 2003. T. II. С. 30–31.

8.      Фрайер П. Грязевые вулканы в районе Марианских островов // В мире науки, 1992. № 4. С. 14–21.

9.      Balley E. B., McCallien W. J. Some aspects of the Steinmann trinity, mainly chemical.- Quarter – J. Geol. Soc. London, 1960.

10. Barbieri M., Masi U., Tolomeo L. Stable isotope evidence for a marine origin of ophicalcites from the North-Central Apennines (Italy) // Marine Geology, 1979. № 30 (3–-4). P. 193–204.

11. Bernoulli D., Weissert H. Sedimentary fabrics in serpentinite breccias (ophicalcites) and their significance, South Pennine Arosa Zone, Switzerland // Ofioliti, 1984. № 9 (3). P. 679.

12. Bonnati E., Emiliani G., Ferrara G., Honnorez J., Rydell H. Ultramafic-carbonate breccias from the Equatorial Mid Atlantic Ridge // Marine Geol., 1974. Vol. 16. P. 83–102.

13. Chi G., Lavoie D. A combined fluid-inclusion and stable isotope study of Ordovician ophicalcite units from Southern Quebec Appalachians, Quebec // Geological Survey of Canada, 2000. 9 р.

14. Cornelius H. P. Petrographische Untersuchungen in de Bergen Zwishen Serptiner – und Julierpass. Diss. N. Jahr. Min., 1912. 35 р.

15. Folk R. L., McBride F. Possible pedogenic origin of Ligurian ophicalcite: a mesosoic calichified serpentine // Geology, 1976. № 4. P. 327–332.

16. Lavoie D. Hydrothermal vent bacterial community in Ordovician ophicalcite, southern Quebec Appalachians // Journal of Sedimentary Research, 1997. № 67. P. 47–53.

17. Sinha A. K., Mishra M. Ophicarbonates associated with the ophiolitic mélange of western Ladakh Himalaya; a possible genesis // Ofioliti, 1995. № 20 (1). P. 33–39.

18. Treves B. E., Hickmott D., Vaggelli G. Texture and microchemical data of oceanic hydrothermal calcite veins, Northern Apennine ophicalcites // Ofioliti, 1995. Vol. 20 (2).